ナイロンファスナーの選び方および使い方

電子機器には、回路基板を固定したり、ドーターボードを取り付けたり、パネルを閉じたり、その他の用途にファスナーが必要です。ネジ、ナット、リベットにはさまざまな素材のものがあります。ファスナーの選択には、電気的絶縁、耐腐食性、耐振動性、軽量、非磁性特性、ブラインド取り付けなど、電子機器アプリケーション特有のニーズを考慮する必要があります。

この記事では、さまざまなナイロンファスナーの選択、およびその用途について説明します。ネジ、ナット、スナップリベット、返し付きファスナー、ポップリベットなど Essentra Componentsの例を使用して説明します。

ファスナーにナイロンを使用する理由

ナイロンは、高い機械的強度、優れた耐疲労性、耐衝撃性、耐腐食性、優れた電気絶縁性を備えた高性能エンジニアリング熱可塑性線状ポリアミドのファミリです。また、アルミニウムなどの金属に比べて軽量で、耐摩耗性も高い材料です。これらの特長により、この製品は電子アプリケーションに最適です。電子機器の小型化に伴い、軽量化は設計上の大きな目標となっています。信頼性とユーザーエクスペリエンスの観点から、アクティブな電子機器の金属ファスナーの緩みは大惨事になりかねません。また、導電性のないナイロン製ファスナーの緩みは迷惑なだけです。

エンジニアリング用途のファスナーに使用される最も一般的なタイプのナイロンは、ナイロン6およびナイロン6/6です。ナイロン6は、それぞれが6個の炭素原子を持つ複数のモノマーから抽出されるポリマーです。ナイロンの化学式は(C6H11NO)nです。ナイロン6/6は、それぞれ6個の炭素原子を持つ2種類のモノマーから作られます。したがってナイロン6/6という名前になっています。

ナイロン6/6は、低コストで温度範囲がやや高いため、ファスナー用により一般的に使用される材料です。

ファスナーのタイプ

ファスナーは、2つ以上の物体を恒久的または非恒久的に機械的に結合する固定具です。一般的なメカニカルファスナーには、ネジ、ナット、リベットがあります。

ネジは、円筒体の外側に切られたらせん状の溝（ネジ山）を利用した締結具です。嵌合穴の内側に切り込まれた逆らせん状の溝と嵌合します。ネジ穴にネジを回すと、ネジは嵌合面に進んでいきます。ネジは主に、外径、ネジピッチ、長さ、頭部タイプ、および駆動タイプによって指定されます（図1）。

図1：ネジは、頭部タイプ、駆動タイプ、外径、ネジピッチ、および長さによって指定されます。（画像提供：著者、Essentra Componentsの資料を使用）

ネジピッチとは、ネジが1回転する間に進む距離、つまり隣り合うネジ山の山頂間の距離のことです。米国（US）では、単位長さあたりのネジ山の数で指定するのが一般的です。ユニファイネジ規格（UTS）は、北米では長さの単位としてインチを使用します。UTSネジは公称直径とネジ山数で指定されます。たとえば、1/4-20は直径1/4インチ、ネジ山数20/インチのネジです。

直径が1/4インチ未満のネジは、ゲージと呼ばれる0～16の整数で指定されます。ゲージ番号が大きいほど直径が大きくなります。

ネジの外径は、ゲージ番号に0.013を乗じ、その積 を0.060インチに足すことで求められます。したがって、#6のネジの直径は、（6 * 0.013） + 0.060、または0.138インチ（3.5mm）となります。

メートル規格もあり、ネジはMの文字の後にネジの外径（mm）、さらにネジピッチ（mm）で指定されます。

UTSナイロンネジの一例であるEssentra Components 011024H100は、六角頭の長さ1インチ（25.4mm）のナイロンキャップ#10-24ネジです。Essentra Components 0401024HN は、嵌合#10-24ナイロン六角ナットです。#10番ファスナーの外径は、0.19インチ（4.826mm）です。

頭部タイプの選択は用途によります。皿穴付きのフラット頭とオーバル頭は、衣服や物を引っ掛けないエッジのない表面を提供します。ソケットネジと丸平頭ネジは一般に頭の高さが高く、ザグリ穴に使用されることが多いです。バインドネジ、なべネジ、ボタンネジなどの底の平らなネジは、端子ストリップの電線を押さえるのに使用されます。六角頭とソケット頭は、高トルク締め付けを必要とする用途向けです。

スロットドライブは最も基本的なドライブタイプで、手動で駆動するのが最適です。プラス、六角、ソケットドライブは、ドライバーの先端がネジから滑り落ちないようにするため、電動ドライバーでよく使用されます。

リベット

リベットは、部品同士を固定する非ネジ式の機械的ファスナーです。スナップイン、返し付きまたはファーツリー、プッシュイン、取り付けボタン、ブラインドまたはポップなど、ナイロンリベットには多くの種類があります。その設置特性には、常設、取り外し可能、ブラインドなどがあります。種類に関係なく、すべてのリベットは結合部品を貫通する下穴を必要とします。異なるリベットスタイルは、さまざまな固定機構を使用します。たとえば、Essentra Components SR-3075W スナップリベットは、拡張グロメットを使用しています（図2）。

図2：SR-3075Wのようなスナップリベットは、拡張グロメットを使って固定します。（画像提供：著者、Essentra Componentsの資料を使用）

スナップリベットが穴に挿入された後、頭部が押し込まれ、グロメットが拡張して固定されます。Essentra Componentsのリベットは、その頭部直径、長さ、リベット直径およびグリップ範囲によって指定されます。グリップ範囲は、リベットが正しく機能する被結合部品の厚さです。SR-3075Wは、頭部径0.253インチ（6.4mm）、長さ0.295インチ（7.5mm）、リベット径0.118インチ（3mm）、グリップレンジ0.197～0.236インチ（5～5.99mm）です。このタイプのナイロンリベットは、頭部を引き上げることで取り外すことができます。

Essentra Components 27XT1250250のような返し付きまたはファーツリーリベットは、リブ付きシャンクを使って部品を固定します（図3）。

図3：27XT1250250のような返し付きリベットのリブは、リベットが抜けないようにしながら、穴に簡単にスライドできるように角度が付けられています。（画像提供：著者、Essentra Componentsの資料を使用）

返し付きリベットのリブは、挿入時には圧縮されますが、引き抜かれないように穴の側面にロックされるように角度がつけられています。これらのリベットは、金属、フォーム、ゴム、プラスチック、そして木製の部品でも機能します。

Essentra Components 27XT1250250は、0.125インチ（3.18mm）の穴用です。長さは0.321インチ（8.15mm）、グリップレンジは0.062～0.250インチ（1.58～6.35mm）です。

別のタイプの返し付きリベットは、Essentra Components BR1-226-01のような2ピースラチェットリベットです。このタイプのファスナーは、薄い部品の結合に適しています。これは、2つのラチェットリベットの半分を結合して1つのファスナーを形成することによって機能します（図4）。

図4：BR1-226-01ラチェットリベットの2つのピースは、グリッパーの歯をかみ合わせ、剛性の高いカップリング結合を形成します。（画像提供：著者、Essentra Componentsの資料を使用）

Essentra Components BR1-226-01は、穴径0.281インチ（7.14mm）が必要です。長さは0.226インチ（5.74mm）で、グリップレンジは0.235～0.297インチ（5.97～7.54mm）です。

Essentra Components 61PR400600 （図5）のようなプッシュリベットは、迅速で信頼性が高く、永久的な取り付けを提供します。これらのブラインドサイドリベットは、結合部品の裏面にアクセスする必要はありません。

図5：61PR400600の組み立て済みプランジャを押すとリベットが広がり、強固で永久的な接続ができます。（画像提供：著者、Essentra Componentsの資料を使用）

プッシュリベットは、リベット本体をパネル穴に挿入し、取り付け工具を使って付属のプランジャをアセンブリに押し込み、リベットを拡張することによって取り付けられます。Essentra Components 61PR400600は長さ0.445インチ（11.3mm）で、0.187インチ（4.75mm）の穴に取り付けられます。グリップレンジは0.078～0.375インチ（1.98～9.53mm）です。

Essentra Components 27AC0011 取付ボタンまたはカヌークリップは、工具を使わずにシートメタル部品や軽い部品を固定するための簡単に取り付けられるファスナーです（図6）。

図6：27AC0011取り付けボタンは、薄いシートメタルや軽い部品を固定するのに理想的です。（画像提供：著者、Essentra Componentsの資料を使用）

取り付けは、あらかじめ開けられた丸穴にリベット本体を押し込み、所定の位置にロックされるまでリベットの頭を押すだけと簡単です。このリベットは0.192インチ（4.9mm）の穴 に適合し、長さは0.515インチ（13.08mm）です。グリップレンジは0.165～0.185インチ（4.2～4.7mm）です。

ポップリベットまたはクリンチリベットは、パネルの裏面にアクセスする必要のないもう一つのブラインド挿入リベットです。Essentra Componentsの CR32-2-1 精密成形ナイロンユニットはその一例です（図7）。

図7：ポップリベットは、リベットの心棒をリベット頭部に向かって引く工具を必要とし、それによってリベットが潰れて穴に対して膨張します。（画像提供：Essentra Components）

CR32-2-1には、リベット本体を貫通する心棒があります。リベットを穴に挿入し、ポップリベットツールを使って心棒をリベット本体に通します。これにより、リベット本体が潰れ、穴に対して膨張し、部品が固定されます。このリベットの直径は0.126インチ（3.2mm）、長さは0.378インチ（9.6mm）です。穴の直径は0.130インチ（3.3mm）で、グリップレンジは0.157～0.276インチ（4.0～7.0mm）です。

リベットの各タイプは、用途の要件に一致するために、直径と長さの範囲で提供されます。

リベットの指定

Essentra Componentsの カタログは、必要なリベットサイズの選択を容易にします。ユーザーはリベットの種類を選ぶことから始めます。次に、結合部品の厚さに基づいて、カタログはそのグリップ範囲に適した穴径とリベットの長さの範囲を提供します（図8）。

図8：Essentraカタログは、結合される部品の厚さに基づいてリベットを選択する方法を提供します。（画像提供：Essentra Components）

穴径0.083～0.087インチ（2.1～2.2mm）のスナップリベット選択のサンプルは、7つの適切なモデルを示します。0.205～0.225インチ（5.2～5.7mm）のグリップ範囲では、必要な保持厚さを達成するために0.295インチ（7.5mm）の長さのリベット（7行目）が必要です。

まとめ

ナイロンファスナーは、電子機器、家電製品、車載用アプリケーションに多くの利点を提供します。それらは、金属製のものより軽く、非導電性で耐食性に優れ、多くの種類とサイズがあります。